Python 量子计算初学者指南

使用 Qiskit 模拟量子计算机《使用 Python 进行量子计算的初学者指南》一文首先出现在《走向数据科学》上。

来源:走向数据科学

量子力学是物理学的基本理论,它解释微观尺度的现象(如原子和亚原子粒子)。这个“新”(1900)领域不同于经典物理学,后者在宏观尺度上描述自然(如物体和机器),并且不适用于量子水平。

量子计算是利用量子力学的特性来执行计算并解决经典计算机无法也永远不会解决的问题。

普通计算机使用二进制代码语言:它们为每个字符和指令分配二进制数字(1 和 0)模式,并以位存储和处理该信息。甚至当你的 Python 代码在你的笔记本电脑上运行时,它也会被翻译成二进制数字。例如:

单词“Hi”→“h”:01001000 和“i”:01101001→01001000 01101001

另一端,量子计算机用 qubit(量子位)处理信息,量子位可以同时为 0 和 1。这使得量子机器在处理特定问题(即概率计算)时比普通机器快得多。

量子计算机

量子计算机使用原子和电子,而不是传统的硅基芯片。因此,他们可以利用量子力学比普通机器更快地执行计算。例如,8 位足以让经典计算机表示 0 到 255 之间的任何数字,但 8 量子位足以让量子计算机同时表示 0 到 255 之间的每个数字。几百个量子比特足以表示比宇宙中原子还要多的数字。

量子计算机的大脑是由金属或蓝宝石制成的微小量子比特芯片。

然而,最具标志性的部分是由黄金制成的大型冷却硬件,看起来像悬挂在钢缸内的吊灯:稀释冰箱。由于热量破坏了量子态,它将芯片冷却到比外太空更冷的温度(基本上越冷,它就越准确)。

  • Rigetti 计算的 Ankaa(80 量子位)。